Виды процессоров. Что такое Кэш процессора? Функции процессора.

   Процессор (от англ.: Processor) — одна из основополагающих составляющих компьютера, функции которого состоят в реализации разнообразных математических подсчетов и синхронизация взаимодействия частей структуры компьютера. Процессоры есть как в обычных ПК, так и в разнообразных приборах, используемых в быту и промышленности, например, в современных стиральных машинах, устройствах печати и других. Кроме этого, так называемые, программные процессоры, к примеру, текстовый микропроцессор(англ.: word proccesor), представляющий из себя средство анализа текстов. В данной статье будут рассматриваться виды процессоров, некоторые их характеристики, основные функции.

Виды процессоров

Сегодня существует не один десяток видов процессоров, используемых для разрешения разных общих и узких целей.

Сегодняшний компьютер состоит из одного и более Центральных микропроцессоров и Графического микропроцессора. ЦП — особенно часто встречающееся название. Нередко под процессором понимается только Центральный микропроцессор. В англоговорящей среде цп обозначают, как CPU или Ctntral proccecing Unit, то есть в точном переводе — центральный блок обработки. Система, работающая с более чем одним центральным микропроцессором и использующее общее пространство адресов, является многопроцессорной.

Графический микропроцессор (ГП) в иностранной среде обозначен Graphics Proccesing Unit (GPU). Он имеет узкую специализацию, работает с графическими данными. Часто ЦП и ГП объединяют словом процессор, но в определенном контексте можно распознать вид процессора, о котором говорится.

Физический микропроцессор (Physics Processing Unit) необходим для арифметических операций при проектировании разнообразных физических моделей, таких как, например, динамические расчеты следствия взаимодействия тел.

Микропроцессор цифровых сигналов (Digital signal processor (DSP)) — специальный процессор, необходимый для работы с цифровым сигналом (как правило, в режиме реальном времени).

Сетевой микропроцессор (network processor)  — микропроцессор, который обычно располагается в сетевых устройствах, выполняет процедуры, необходимые при сетевой передаче данных. Обычно сетевой микропроцессор располагается в сетевых платах, коммутаторах и т.д.

Звуковые сигнальные микропроцессоры (Audio signal processor) применяются в ультрасовременной звуковой аппаратуре, они используются для работы со звуками и музыкой, к примеру, для имитации эха.

Что такое Кэш процессора?

кэш памятьКэш-память ( кэш процессора) — это оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), с помощью которого компьютер может получить доступ к микропроцессору быстрее, чем к памяти RAM. Кэш процессора обычно интегрирован непосредственно в чип процессора или на отдельной микросхеме, которая имеет отдельную шину соединения с процессором.

Основной целью кэша процессора является хранение программных инструкций, на которые часто ссылается программное обеспечение во время работы. Быстрый доступ к этим инструкциям увеличивает общую скорость выполнения программы.

Когда микропроцессор обрабатывает данные, он проверяет сначала кэш-память; если он находит инструкции там (после предыдущего считывания данных), то не нужно делать более длительное считывание данных из основной памяти.

Большинство программ используют очень мало ресурсов, если они были открыты и работают в течение какого-то времени, главным образом потому, что часто используемые инструкции, как правило, кэшируются. Это объясняет, почему при измерениях производительность системы в компьютерах с медленным процессором, но большим КЭШем, как правило, больше, чем производительность системы в компьютерах с быстрым процессором, но с меньшим размером КЭШа.

Многоуровневое кэширование стало популярным в серверных и настольных процессорах, так как оно более эффективно. Чем  реже производится доступ к определенным инструкциям, тем ниже уровень кэша процессора, в который записывается эта инструкция.

Уровень 1 (L1) кэша работает  очень быстро, но относительно мал по объему данных, и, как правило, встроен в чип процессора (CPU).

Уровень 2 (L2) является более емким, чем L1; он может быть расположен на центральном процессоре или на отдельном чипе.

Уровень 3 (L3), кэш, как правило, специализированная память, которая работает, чтобы улучшить производительность L1 и L2.

Четыре основные функции центрального процессора

Процессор обрабатывает инструкции, которые он получает в процессе декодирования данных. При обработке этих данных, процессор выполняет четыре основных шага:

Выборка. Каждая команда сохраняется в памяти и имеет свой собственный адрес. Процессор запоминает этот адрес из программного счетчика, который отвечает за отслеживание того, какую инструкцию ЦП должен выполнить следующей.

Расшифровка. Все программы, которые должны быть выполнены, будут переведены на язык Ассемблер. Код Ассемблера выполнен в бинарных инструкциях, которые понятны процессору. Этот шаг называется декодированием.

Выполнение.  При выполнении инструкции, процессор может сделать одно из трех действий: передать инструкцию в АЛУ(арифметико-логическое устройство), переместить данные из одного места памяти в другое, или перейти к другому адресу.

Исполнение. Процессор должен передать результаты после выполнения инструкции, эти выходные данные записываются в память.